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          優(yōu)秀模擬工程師必備(一):電磁干擾(EMI)

          作者: 時間:2014-06-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            所謂的,廣義來說,一切進入信道或通信系統(tǒng)的非有用信號,均稱之為。已經(jīng)深入到我們?nèi)粘5纳?。例如,觀看電視時,附近有人使用電鉆、電吹風(fēng)等電器,會使電視畫面出現(xiàn)雪花點,所聲器里發(fā)出剌耳的噪聲……等等。這類現(xiàn)象人們早已司空見慣、習(xí)以為常了,但是電磁干擾的危害卻遠不止如此。事實上,電磁干擾已使民航系統(tǒng)失效、通信不暢、計算機運行錯誤、自控設(shè)備誤動作等,甚至危及人身安全。因此如何有效的抑制電磁干擾成為必須具備和考慮的因素,在這里小編為大家詳述了什么是電磁干擾,如何有效的抑制電磁干擾。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/248798.htm

            電子線路與電磁干擾的分析

            現(xiàn)代的電子產(chǎn)品,功能越來越強大,電子線路也越來越復(fù)雜,電磁干擾()和電磁兼容性問題變成了主要問題,電路設(shè)計對設(shè)計師的技術(shù)水平要求也越來越高。電磁干擾一般都分為兩種,傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。因此對EMC問題的研究就是對干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備三者之間關(guān)系的研究。

            美國聯(lián)邦通訊委員會在1990年、歐盟在1992提出了對商業(yè)數(shù)碼產(chǎn)品的有關(guān)規(guī)章,這些規(guī)章要求各個公司確保他們的產(chǎn)品符合嚴格的磁化系數(shù)和發(fā)射準則。符合這些規(guī)章的產(chǎn)品稱為具有電磁兼容性。

            目前全球各地區(qū)基本都設(shè)置了EMC相應(yīng)的市場準入認證,用以保護本地區(qū)的電磁環(huán)境和本土產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢。如:北美的FCC、NEBC認證、歐盟的CE認證、日本的VCCEI認證、澳洲的C-tick人證、臺灣地區(qū)的BSMI認證、中國的3C認證等都是進入這些市場的“通行證”。

            電磁感應(yīng)與電磁干擾

            很多人從事電子線路設(shè)計的時候,都是從認識電子元器件開始,但從事電磁兼容設(shè)計實際上應(yīng)從電磁場理論開始,即從電磁感應(yīng)認識開始。

            一般電子線路都是由電阻器、電容器、電感器、變壓器、有源器件和導(dǎo)線組成,當(dāng)電路中有電壓存在的時候,在所有帶電的元器件周圍都會產(chǎn)生電場,當(dāng)電路中有電流流過的時候,在所有載流體的周圍都存在磁場。

            電容器是電場最集中的元件,流過電容器的電流是位移電流,這個位移電流是由于電容器的兩個極板帶電,并在兩個極板之間產(chǎn)生電場,通過電場感應(yīng),兩個極板會產(chǎn)生充放電,形成位移電流。實際上電容器回路中的電流并沒有真正流過電容器,而只是對電容器進行充放電。當(dāng)電容器的兩個極板張開時,可以把兩個極板看成是一組電場輻射天線,此時在兩個極板之間的電路都會對極板之間的電場產(chǎn)生感應(yīng)。在兩極板之間的電路不管是閉合回路,或者是開路,在與電場方向一致的導(dǎo)體中都會產(chǎn)生位移電流(當(dāng)電場的方向不斷改變時),即電流一會兒向前跑,一會兒向后跑。

            電場強度的定義是電位梯度,即兩點之間的電位差與距離之比。一根數(shù)米長的導(dǎo)線,當(dāng)其流過數(shù)安培的電流時,其兩端電壓最多也只有零點幾伏,即幾十毫伏/米的電場強度,就可以在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生數(shù)安培的電流,可見電場作用效力之大,其干擾能力之強。

            

           

            電感器和變壓器是磁場最集中的元件,流過變壓器次級線圈的電流是感應(yīng)電流,這個感應(yīng)電流是因為變壓器初級線圈中有電流流過時,產(chǎn)生磁感應(yīng)而產(chǎn)生的。在電感器和變壓器周邊的電路,都可看成是一個變壓器的感應(yīng)線圈,當(dāng)電感器和變壓器漏感產(chǎn)生的磁力線穿過某個電路時,此電路作為變壓器的“次級線圈”就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。兩個相鄰回路的電路,也同樣可以把其中的一個回路看成是變壓器的“初級線圈”,而另一個回路可以看成是變壓器的“次級線圈”,因此兩個相鄰回路同樣產(chǎn)生電磁感應(yīng),即互相產(chǎn)生干擾。

            在電子線路中只要有電場或磁場存在,就會產(chǎn)生電磁干擾。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中,高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源,能發(fā)射電磁波并影響其它系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。

            電磁干擾的分類

            具體到“電磁干擾”,可以按照下面所列七類進行劃分:

            按照發(fā)生源劃分

            按照傳播路徑劃分

            按照輻射干擾的產(chǎn)生原因劃分

            按照不同設(shè)備的工作原理劃分

            按照發(fā)生的頻率劃分

            按照頻率范圍劃分

            不同的交流電源

            而且可以在每一類中進一步分類。根據(jù)發(fā)生源可將干擾細分如圖1~圖4。

            

           

            圖1 電磁干擾源類別

            

           

            圖2自然干擾源類別

            

           

            圖3人為干擾源類別

            

           

            圖4 內(nèi)部干擾源類別

            從受干擾方面來看,外來噪聲是外界干擾,內(nèi)部噪聲是機內(nèi)噪聲。

            除此之外,噪聲按傳遞途徑分類如圖5所示。

            

           

            圖5 按照干擾傳輸路徑分類

            干擾傳播的途徑如圖6所示。有通過電源線、信號線、地線、大地等途徑傳播的“傳導(dǎo)干擾”,也有通過空間直接傳播的“空間干擾”。

            這些噪聲并不獨立存在,在傳播過程中又會出現(xiàn)新的復(fù)雜噪聲。

            

           

            圖6 干擾傳播路徑

            造成數(shù)字電路工作不正常的干擾可分為:①電源干擾,②反射,③振鈴(LC共振):上沖、下沖,④狀態(tài)翻轉(zhuǎn)干擾,⑤串?dāng)_干擾(相互干擾、串音),⑥直流電壓跌落。

            造成開關(guān)電源質(zhì)量下降的干擾分為:①出現(xiàn)在輸出入端子上的干擾(電流交流聲,尖峰脈沖噪聲,回流噪聲);②影響內(nèi)部工作的干擾(開關(guān)干擾,振蕩,再生噪聲)。

            按發(fā)生的頻率分為:突發(fā)干擾,脈沖干擾,周期性干擾,瞬時干擾,隨機干擾,跳動干擾。

            造成交流電源質(zhì)量下降的干擾分為:高次諧波干擾,保護繼電器,開關(guān)的震顫干擾,雷電涌,尖峰脈沖干擾,噴射環(huán)電弧,瞬時浪涌。

            將來可能會將下面這些項目歸入到交流干擾內(nèi):瞬時停電,瞬時下降,頻率變化,電壓變化,高次諧波失真。

            另外還干擾按頻率分為:低頻干擾,高頻干擾。

            如上所述,干擾可以分成很多類別,這些干擾既產(chǎn)生于電氣電子設(shè)備,又干擾電氣電子設(shè)備,造成設(shè)備的故障和停用,帶來經(jīng)濟和人員傷害。為了使各種設(shè)備能夠互不干擾,正常工作,應(yīng)運而生了EMC技術(shù)。

            簡而言之,EMC是“不發(fā)干擾,不受干擾”?,F(xiàn)在國內(nèi)外都在研究開發(fā)EMC技術(shù),并應(yīng)用于電氣電子設(shè)備的制造中。

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